2019-2020學(xué)年高中物理第16章動量守恒定律第3節(jié)動量守恒定律課下作業(yè)含解析新人教版選修3-5

1、PAGE PAGE 10第3節(jié)動量守恒定律隨堂鞏固1(動量守恒條件的理解)如圖1638所示，甲木塊的質(zhì)量為m1，以速度v沿光滑水平地面向前運動，正前方有一靜止的、質(zhì)量為m2的乙木塊，乙上連有一輕質(zhì)彈簧，甲木塊與彈簧接觸后圖1638A甲木塊的動量守恒B乙木塊的動量守恒C甲、乙兩木塊所組成的系統(tǒng)的動量守恒D甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的機械能守恒解析甲木塊與彈簧接觸后，由于彈簧彈力的作用，甲、乙的動量要發(fā)生變化，但對于甲、乙所組成的系統(tǒng)因彈簧彈力為系統(tǒng)內(nèi)力故動量守恒；甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動能，一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的勢能，故系統(tǒng)機械能不守恒，故D錯誤。答案C2(動量守恒定律的簡單應(yīng)用)解放軍魚雷快艇在南海

2、海域附近執(zhí)行任務(wù)，假設(shè)魚雷快艇的總質(zhì)量為M，以速度v前進，現(xiàn)沿快艇前進方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后，快艇速度減為原來的eq f(3,5)，不計水的阻力，則魚雷的發(fā)射速度為A.eq f(2M3m,5m) vB.eq f(2M,5m)vC.eq f(4Mm,5m)vD.eq f(4M,5m)v解析設(shè)快艇的速度方向為正方向；根據(jù)動量守恒定律有：Mv(Mm)eq f(3,5)vmv。解得veq f(2M3m,5m)v。答案A3(多過程中的動量守恒問題)如圖1639所示，質(zhì)量為M的盒子放在光滑的水平面上，盒子內(nèi)表面不光滑，盒內(nèi)放有一塊質(zhì)量為m的物塊。從某一時刻起給m一個水平向右的初速度v0，那么在物塊與

3、盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后圖1639A兩者的速度均為零B兩者的速度總不會相等C物塊的最終速度為eq f(mv0,M)，向右D物塊的最終速度為eq f(mv0,Mm)，向右解析物塊與盒子組成的系統(tǒng)所受合外力為零，物塊與盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后，以速度v共同運動，由動量守恒定律得：mv0(Mm)v，故veq f(mv0,（Mm）)，向右。答案D4(多物體的動量守恒問題)如圖16310所示，甲車的質(zhì)量是2 kg，靜止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一個質(zhì)量為1 kg的小物體，乙車質(zhì)量為4 kg，以5 m/s的速度向左運動，與甲車碰撞以后甲車獲得8 m/s的速度，物體滑到乙車上，若乙車足夠長，上表面與

4、物體的動摩擦因數(shù)為0.2，則物體在乙車上表面滑行多長時間相對乙車靜止？(g取10 m/s2)圖16310解析乙與甲碰撞動量守恒：m乙v乙m乙v乙m甲v甲得v乙1 m/s小物體在乙上滑動至有共同速度v時，對小物體與乙車運用動量守恒定律得m乙v乙(mm乙)v，得v0.8 m/s對小物體應(yīng)用牛頓第二定律得ag2 m/s2所以teq f(v,g)代入數(shù)據(jù)得t0.4 s。答案0.4 s限時檢測限時45分鐘題組一對動量守恒條件的理解1關(guān)于系統(tǒng)動量守恒的條件，下列說法中正確的是A只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，系統(tǒng)的動量就不可能守恒B只要系統(tǒng)中有一個物體具有加速度，系統(tǒng)的動量就不守恒C只要系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的

5、動量就守恒D系統(tǒng)內(nèi)所有物體的加速度都為零時，系統(tǒng)的總動量不一定守恒解析根據(jù)動量守恒的條件即系統(tǒng)所受外力的矢量和為零可知，選項C正確；系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，若系統(tǒng)所受的合外力為零，動量也守恒，選項A錯誤；系統(tǒng)內(nèi)各物體之間有相互作用，對單個物體來說，合外力不一定為零，加速度不一定為零，但整個系統(tǒng)所受的合外力仍可為零，動量守恒，選項B錯誤；系統(tǒng)內(nèi)所有物體的加速度都為零時，各物體的速度恒定，動量恒定，總動量一定守恒，選項D錯誤。答案C2如圖16311所示，光滑的水平地面上有一輛平板車，車上有一個人。原來車和人都靜止。當人從左向右行走的過程中圖16311A人和車組成的系統(tǒng)動量不守恒B人和車組成的系統(tǒng)機械能守

6、恒C人和車的速度方向相同D人停止行走時，人和車的速度一定均為零解析人和車組成的系統(tǒng)受外力為零，由動量守恒可知人和車的速度方向相反，當人的速度為零時，車速度也為零，系統(tǒng)初狀態(tài)機械能為零，一旦運動，機械能不為零，可知人和車組成的系統(tǒng)機械能不守恒。答案D3如圖16312所示，小車與木箱緊挨著靜放在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，關(guān)于上述過程，下列說法正確的是圖16312A男孩和木箱組成的系統(tǒng)動量守恒B小車與木箱組成的系統(tǒng)動量守恒C男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒D木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量相同解析由動量守恒定律成立的條件可知男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)

7、動量守恒，選項A、B錯誤，C正確；木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量大小相等，方向相反，選項D錯誤。答案C題組二動量守恒定律的簡單應(yīng)用4(多選)如圖16313所示，水平面上有兩個木塊，兩木塊的質(zhì)量分別為m1、m2，且m22m1。開始兩木塊之間有一根用輕繩縛住的已壓縮輕彈簧，燒斷繩后，兩木塊分別向左、右運動。若兩木塊m1和m2與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為1、2，且122，則在彈簧伸長的過程中，兩木塊圖16313A動量大小之比為11B速度大小之比為21C動量大小之比為21D速度大小之比為11解析以兩木塊及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象，繩斷開后，彈簧對兩木塊的推力可以看成是內(nèi)力；水平面對兩木塊有方向

8、相反的滑動摩擦力，且Ff11m1g，F(xiàn)f22m2g。因此系統(tǒng)所受合外力F合1m1g2m2g0，滿足動量守恒定律的條件。設(shè)彈簧伸長過程中某一時刻，兩木塊速度大小分別為v1、v2。由動量守恒定律有(以向右為正方向)：m1v1m2v20，即m1v1m2v2。即兩木塊的動量大小之比為11，故A項正確。兩木塊的速度大小之比為eq f(v1,v2)eq f(m2,m1)eq f(2,1)，故B項正確。答案AB5質(zhì)量為M的木塊在光滑水平面上以速度v1水平向右運動，質(zhì)量為m的子彈以速度v2水平向左射入木塊，要使木塊停下來，必須使發(fā)射子彈的數(shù)目為(子彈留在木塊中不穿出)A.eq f(（Mm）v1,mv2)B.e

9、q f(Mv1,（Mm）v2)C.eq f(Mv1,mv2)D.eq f(mv1,Mv2)解析設(shè)發(fā)射子彈的數(shù)目為n，選擇n顆子彈和木塊M組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)在水平方向所受的合外力為零，滿足動量守恒的條件，選子彈運動的方向即水平向左為正方向，由動量守恒定律有：nmv2Mv10，得neq f(Mv1,mv2)，所以選項C正確。答案C6一炮艇總質(zhì)量為M，以速度v0行駛，從艇上以相對炮艇的水平速度v沿前進方向發(fā)射一質(zhì)量為m的炮彈，射出炮彈后炮艇的速度為v，若不計水的阻力，則下列各關(guān)系式中正確的是AMv0MvmvBMv0(Mm)vmvCMv0(Mm)vm(vv0)DMv0(Mm)vm(vv)解析發(fā)

10、射炮彈的過程，系統(tǒng)動量守恒，發(fā)射前，系統(tǒng)的總動量為Mv0，射出炮彈后，炮艇的質(zhì)量變?yōu)镸m，速度為v，炮彈質(zhì)量為m，對地速度為vv，所以系統(tǒng)總動量為(Mm)vm(vv)，本題選D。答案D題組三多物體多過程動量守恒定律的應(yīng)用7質(zhì)量相等的五個物塊在一光滑水平面上排成一條直線，且彼此隔開一定的距離，具有初速度v0的第5號物塊向左運動，依次與其余四個靜止物塊發(fā)生碰撞，如圖16314所示，最后這五個物塊粘成一個整體，則它們最后的速度為圖16314Av0B.eq f(1,5)v0C.eq f(v0,3)D.eq f(v0,4)解析由五個物塊組成的系統(tǒng)，沿水平方向不受外力作用，故系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得

11、：mv05mv，veq f(1,5)v0，即它們最后的速度為eq f(1,5)v0。答案B8一彈簧槍對準以6 m/s的速度沿光滑桌面迎面滑來的木塊發(fā)射一顆鉛彈，射出速度為10 m/s，鉛彈射入木塊后未穿出，木塊繼續(xù)向前運動，速度變?yōu)? m/s。如果想讓木塊停止運動，并假定鉛彈射入木塊后都不會穿出，則應(yīng)再向木塊迎面射入的鉛彈數(shù)為A5顆B6顆C7顆D8顆解析設(shè)木塊質(zhì)量為m1，鉛彈質(zhì)量為m2，第一顆鉛彈射入，有m1v0m2v(m1m2)v1，代入數(shù)據(jù)可得eq f(m1,m2)15，設(shè)再射入n顆鉛彈木塊停止運動，有(m1m2)v1nm2v0，解得n8。答案D9如圖16315所示，一輕質(zhì)彈簧兩端連著物體

12、A和B，放在光滑的水平面上，物體A被水平速度為v0的子彈射中并且子彈嵌在其中。已知物體A的質(zhì)量mA是物體B的質(zhì)量mB的eq f(3,4)，子彈的質(zhì)量卻是物體B的質(zhì)量的eq f(1,4)，彈簧壓縮到最短時B的速度為圖16315A.eq f(v0,2)B.eq f(v0,4)C.eq f(v0,8)D.eq f(v0,3)解析彈簧壓縮到最短時，子彈、A、B具有共同的速度v1，且子彈、A、B組成的系統(tǒng)，從子彈開始射入物體A一直到彈簧被壓縮到最短的過程中，系統(tǒng)所受外力(重力、支持力)之和始終為零，故整個過程系統(tǒng)的動量守恒，由動量守恒定律得mv0(mmAmB)v1，又meq f(1,4)mB，mAeq

13、f(3,4)mB，故v1eq f(v0,8)，即彈簧壓縮到最短時B的速度為eq f(v0,8)。答案C題組四綜合應(yīng)用10如圖16316所示，質(zhì)量為m21 kg的滑塊靜止于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m150 g的小球以1 000 m/s的速率碰到滑塊后又以800 m/s的速率被彈回，試求滑塊獲得的速度。圖16316解析對小球和滑塊組成的系統(tǒng)，在水平方向上不受外力，豎直方向上所受合力為零，系統(tǒng)動量守恒，以小球初速度方向為正方向，則有v11 000 m/s，v1800 m/s，v20又m150 g5.0102 kg，m21 kg由動量守恒定律有：m1v10m1v1m2v2代入數(shù)據(jù)解得v290 m/s，

14、方向與小球初速度方向一致。答案90 m/s方向與小球的初速度方向一致11質(zhì)量為M2 kg的小平板車靜止在光滑水平面上，車的一端靜止著質(zhì)量為mA2 kg的物體A(可視為質(zhì)點)，如圖16317所示，一顆質(zhì)量為mB20 g的子彈以600 m/s的水平速度射穿A后，速度變?yōu)?00 m/s，最后物體A相對車靜止，求平板車最后的速度。圖16317解析子彈射穿A后，A在水平方向上獲得一個速度vA，最后當A相對車靜止時，它們的共同速度為v。子彈射穿A的過程極短，因此車對A的摩擦力、子彈的重力作用可略去，即認為子彈和A組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，同時，由于作用時間極短，可認為A的位置沒有發(fā)生變化，設(shè)子彈射穿A后

15、的速度為v。由動量守恒定律有mBv0mBvmAvA，得vAeq f(mB（v0v）,mA)eq f(0.02（600100）,2)m/s5 m/sA獲得速度vA相對車滑動，由于A與車間有摩擦，最后A相對車靜止，以共同速度v運動，對于A與車組成的系統(tǒng)，水平方向動量守恒，因此有：mAvA(mAM)v所以veq f(mAvA,mAM)eq f(25,22)m/s2.5 m/s。答案2.5 m/s12如圖16318所示，質(zhì)量為m2和m3的物體靜止在光滑水平面上，兩者之間有壓縮著的彈簧。一質(zhì)量為m1的物體以速度v0向右沖來，為了防止沖撞，釋放彈簧將m3物體發(fā)射出去，m3與m1碰撞后黏合在一起。問m3的速度至少多大，才能使發(fā)射后m3和m2不發(fā)生碰撞？圖16318解